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Die Erfindung bezieht sich auf eine Entlüftungsvorrichtung, insbesondere einen Aktivkohlefilter für einen Kraftstofftank eines Kraftfahrzeuges.
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Eine Entlüftungsvorrichtung ist aus der
DE 93 13 840 bekannt geworden. Die darin vorgeschlagene Entlüftungsvorrichtung weist ein Gehäuse auf. Das Gehäuse weist einen Tank-Einlass, eine an ein Saugrohr eines Verbrennungsmotors anschließbare Verbindungsleitung und einen mit der Umgebungsatmosphäre verbundenen Frischluft-Einlass auf. Ferner weist die Vorrichtung eine Sammelwanne auf, die mit einem Inneren des Gehäuses verbunden ist. In der Sammelwanne ist ein aufschwimmbarer Ventilkörper angeordnet, welcher bei sich sammelndem Wasser aufschwimmt und dabei die Verbindung zum Inneren des Gehäuses schließt.
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Eine der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein vereinfachtes Ventil für eine Entlüftungsvorrichtung zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der Unteransprüche. Diese können in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden, wodurch sich zum Teil Wirkungen einstellen können, welche über die Summe der Einzelwirkungen hinausgehen. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit der Zeichnung, charakterisiert und spezifiziert die Erfindung zusätzlich.
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Vorgesehen ist demgemäß eine Entlüftungsvorrichtung für einen Kraftstofftank eines Kraftfahrzeuges, aufweisend:
- – ein Gehäuse,
- – einen Vorabscheider zum Filtern zugeführter Außenluft,
wobei der Vorabscheider eine Partikelaustragsseite aufweist, und wobei eine schwimmfähige Ventilklappe vorgesehen ist, welche derart angeordnet ist, dass bei einem auf die Ventilklappe wirkenden Auftrieb die Partikelaustragsseite verschlossen wird.
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Der Kraftstofftank kann dazu ausgestaltet sein, gängige Kraftstoffe zu beinhalten. Bei dem Kohlenwasserstofffilter kann es sich um einen Aktivkohlefilter oder ein Aktivkohlegranulat handeln. Die Zuführöffnung dient zur Hindurchleitung von Außenluft in das Gehäuse. Die Aktivkohle kann durch die Zufuhr von Außenluft regeneriert werden. Dabei werden zwischengespeicherte Kohlenwasserstoffe aus der Aktivkohle gesaugt. Sie können dem Verbrennungsprozess eines Verbrennungsmotors oder einer Brennstoffzelle zugeführt werden. Zur Vermeidung von Staubeintrag bzw. Partikeleintrag ist in Strömungsrichtung vor dem Inneren des Gehäuses der Vorabscheider angeordnet. Dieser mündet in die Zuführöffnung, so dass nur vorgefilterte Außenluft durch das Gehäuse gesaugt wird. Dies kann in einfacher Art und Weise erfolgen, indem ein Ausgang des Gehäuses über eine Saugleitung gasleitend mit einem Ansaugtrakt des Verbrennungsmotors verbunden wird. Dadurch saugt der Verbrennungsmotor im Betrieb gesteuert Luft durch das Gehäuse, wodurch zum einen die Aktivkohle regeneriert wird und zum anderen die gespeicherten Kohlenwasserstoffe einer Verbrennung zugeführt werden und nicht in die Umgebung gelangen können. Wenn keine Außenluft durch den Vorabscheider gesaugt wird, fallen anhaftende Partikel durch die Schwerkraft von dem Vorabscheider ab. Fährt das Fahrzeug durch tiefes Wasser oder gelangen auf andere Weise größere Wassermengen an die Entlüftungsvorrichtung, schwimmt die Ventilklappe durch Auftrieb auf und verschließt den Vorabscheider. Die schwenkbare Ventilklappe ist ein vereinfachtes Ventil, da sie keine Stütz- und Halteelemente aufweist, und sich selbst trägt.
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Entsprechend einer Ausgestaltung ist die Ventilklappe zumindest teilweise aus einem biegsamen Material gebildet.
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Durch die Verwendung eines biegsamen Materials kann erreicht werden, dass die Ventilklappe schwenkbar ist. Als biegsames Material kann ein Elastomermaterial verwendet werden. Das Elastomermaterial ist so gewählt, dass die Ventilklappe durch ihr Eigengewicht nach unten hängt, soweit kein Auftrieb auf sie wirkt. Durch die Nachgiebigkeit des Elastomermaterials wird auch ein gasdichter Sitz der Ventilklappe im geschlossenen Zustand sichergestellt.
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Die Schwenkbarkeit der Ventilklappe kann damit ohne zusätzliche Mittel durch das biegsame Material bzw. die Ventilklappe selbst erreicht werden.
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In einer Ausgestaltung weist die Entlüftungsvorrichtung ferner eine Zuführleitung auf. Die Zuführleitung dient zur Zuführung von Außenluft und weist eine Drainageöffnung auf. Die Ventilklappe kann so dimensioniert sein, dass sie die Drainageöffnung gemeinsam mit der. Partikelaustragsseite verschließt.
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Die Zuführleitung kann im Fahrzeug an einer für das Ansaugen von Außenluft günstigen Stelle die Ansaugöffnung aufweisen. Insbesondere kann die Ansaugöffnung so angeordnet werden, dass sie in den seltensten Fällen weder Wasser noch übermäßig viele Partikel ansaugt. Wird der Vorabscheider geschlossen, wird auch die Drainageöffnung der Zuführleitung geschlossen, so dass sie nicht mit Wasser voll laufen kann.
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In einer Ausgestaltung ist zwischen der Zuführleitung und dem Vorabscheider eine gasleitende Verbindung vorgesehen, welche bei geschlossener Ventilklappe geöffnet bleibt.
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Durch die Verbindung kann der Kohlenwasserstofffilter auch dann regeneriert werden, wenn die Ventilklappe geschlossen ist.
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in einer weiteren Ausgestaltung ist eine Ansaugöffnung der Zuführleitung geodätisch weiter oben angeordnet als der Vorabscheider.
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In einer Fahrzeughochachse Z ist die Ansaugöffnung somit weiter oben angeordnet als der Vorabscheider. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass die Regenerierung bei Fahrten durch tiefes Wasser, bei denen die Ventilklappe geschlossen ist, die Regenerierung des Kohlenwasserstofffilters fortgesetzt werden kann.
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Der Vorabscheider kann aus einem dimensionsstabilen Filtermaterial gebildet sein. Dadurch kann auf ein eigenes Gehäuse für den Vorabscheider zur Fixierung des Filtermaterials ggf. verzichtet werden kann. Bei dem Filtermaterial kann es sich um einen Schaumstoff oder einen Vlies handeln. Es sollte sich unter seinem Eigengewicht und auch bei geringen Belastungen nur geringfügig verformen. Vorzugsweise ist das Filtermaterial so zu wählen, dass Partikel nur so weit in das Filtermaterial eindringen, dass sie bei nachlassendem Ansaugunterdruck bedingt durch die Schwerkraft von dem Filtermaterial abfallen.
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Entsprechend einer weiteren Ausführung ist die Schwimmfähigkeit der Ventilklappe durch einen Schwimmkörper aus einem leichten Kunststoff sichergestellt ist. Der Kunststoff kann dabei eine Dichte von weniger als 1000 Kg/m3 aufweisen.
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Insbesondere kann als Kunststoff Polystyrol verwendet werden.
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Die Ventilklappe kann damit aus einfachen Bestandteilen zusammengesetzt werden, nämlich einem Elastomermaterial und einem Schwimmkörper. Der Schwimmkörper ist an der von der Partikelaustrittsseite abgewandten Seite der Ventilklappe angeordnet. Er kann angeklebt sein oder vollständig von dem Elastomermaterial umschlossen sein.
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Entsprechend einer weiteren Ausgestaltung ist die Ventilklappe an einer Kante mit dem Gehäuse verbunden, wobei die Kante um einen Abstand von dem Vorabscheider beabstandet ist, wobei der Abstand einer Dicke der Ventilklappe entspricht.
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Durch diese Ausgestaltung wird eine Entlüftungsvorrichtung geschaffen, bei der die Ventilklappe sehr leicht unter dem Vorabscheider montiert werden kann, indem man sie zwischen den Vorabscheider und die Kante schiebt. Ein sicheres Abdichten der Partikelaustrittsseite ist dadurch gewährleistet. Zudem kann eine fehlerfreie Montage der Ventilklappe an der Partikelaustragsseite sichergestellt werden, da die Kante die korrekte Lage der Ventilklappe vorgibt.
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Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1: schematisch einen Kraftstofftank mit einer Entlüftungsleitung, welche in eine Entlüftungsvorrichtung mündet,
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2: eine Entlüftungsvorrichtung in einer vergrößerten Darstellung,
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3: eine vergrößerte Darstellung eines Vorabscheiders mit einer Ventilklappe in einer geöffneten Position, und
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4: eine vergrößerte Darstellung eines Vorabscheiders mit einer Ventilklappe in einer geschlossenen Position.
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In den Figuren sind gleiche oder funktional gleichwirkende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt eine Entlüftungsvorrichtung 1 für einen Kraftstofftank 2. Der Kraftstofftank 2 kann in einem nicht dargestellten Kraftfahrzeug zur Versorgung eines Verbrennungsmotors oder einer Brennstoffzelle mit Kraftstoff verwendet werden. Der Kraftstofftank 2 kann über einen Einfüllstutzen 3 betankt werden. Die Kraftstoffe können hohe Anteile an Kohlenwasserstoffen aufweisen, die über die Entlüftungsvorrichtung 1 zwischengespeichert werden kann. Hierzu ist der Kraftstofftank 2 über eine Entlüftungsleitung 4 mit der Entlüftungsvorrichtung 1 verbunden. Die Entlüftungsleitung 4 mündet in ein Gehäuse 5, in dem ein Kohlenwasserstofffilter 6 untergebracht ist. Der Kohlenwasserstofffilter 6 kann durch Aktivkohle bzw. ein Aktivkohlegranulat gebildet sein.
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Zur Regenerierung des Kohlenwasserstofffilters 6 kann Außenluft aus der Umgebung durch das Gehäuse 5 gesaugt werden. Hierfür ist ein Inneres 7 des Gehäuses 5 über eine Saugleitung 8 gasleitend mit einem Ansaugtrakt 9 verbunden. In dem Ansaugtrakt 9 herrscht im Betrieb ein Unterdruck, welcher Luft durch das Gehäuse 5 saugt und so den Kohlenwasserstofffilter 6 regeneriert. Belüftet wird das Gehäuse 5 dabei über eine Zuführöffnung 10, die gasleitend mit dem Inneren 7 des Gehäuses 5 verbunden ist. Vor der Zuführöffnung 10 ist ein Vorabscheider 11 angeordnet, der eine nach unten weisende Partikelaustragsöffnung 12 aufweist. Die Partikelaustragsöffnung 12 kann über eine Ventilklappe 13 geschlossen werden. Die Ventilklappe 13 ist biegsam ausgestaltet und so an dem Gehäuse 5 angeordnet, dass sie abdichtend auf die Partikelaustrittsöffnung 12 klappen kann. Ist die Ventilklappe 13 geöffnet und besteht in dem Gehäuse 5 kein Unterdruck, so können Partikel durch die Schwerkraft von dem Vorabscheider 11 abfallen. Der Vorabscheider 11 kann aus einem Schaumstoff, einem Vlies oder dergleichen gebildet sein.
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2 zeigt die Entlüftungsvorrichtung 1 in einer vergrößerten Darstellung. Die Ventilklappe 13 weist an ihrer von der Partikelaustragsöffnung 12 abweisenden Seite einen Schwimmkörper 14 aus Polystyrol auf. Die Ventilklappe 13 wird automatisch geschlossen, wenn ein Auftrieb auf den Schwimmkörper 14 wirkt, beispielsweise wenn die Entlüftungsvorrichtung 1 unter Wasser steht. Gleichzeitig wird dabei eine Drainageöffnung 15 einer Zuführleitung 16 verschlossen. Die Zuführleitung 16 kann an einer in der Fahrzeughochachse Z höher gelegenen Ansaugöffnung 19 im Fahrzeug in die Umgebung münden (siehe 1). Durch eine Verbindung 20 zwischen der Zuführleitung 16 und dem Vorabscheider 11 kann Luft auch von der Zuführleitung 16 in den Vorabscheider 11 gelangen. Dadurch kann die Entlüftungsvorrichtung 1 auch bei geschlossener Ventilklappe 13 regeneriert werden. Der Unterdruck hält die Ventilklappe 13 dabei solange geschlossen, bis das Fahrzeug abgestellt und der Verbrennungsmotor deaktiviert wird.
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Eine vergrößerte Darstellung eines in 2 mit X gekennzeichneten Bereichs mit geöffneter Ventilklappe 13 zeigt 3. Die Ventilklappe 13 ist an einer Kante 17 angeordnet. Die Kante 16 stützt die Ventilklappe 13 ein Stück weit ab und sorgt bei der Montage der Ventilklappe 13 für eine genaue Positionierung, so dass sich ein sicherer und gasdichter Sitz der Ventilklappe 13 ausbilden kann. Die Ventilklappe 13 kann auf die Kante 17 geklebt, geschweißt oder nur gesteckt sein. Hierfür ist oberhalb der Kante 17 ein Raum 18 mit einer Breite b ausgebildet. Die Breite b kann einer Dicke a der Ventilklappe 14 entsprechen oder um 90% bis 98% kleiner ausgebildet sein, um die Ventilklappe 13 zwischen die Kante 17 und die Partikelaustragsöffnung 12 zu klemmen.
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4 zeigt die Ventilklappe 13 im geschlossenen Zustand. Die Partikelaustragsöffnung 12 und die Drainageöffnung 15 sind vollständig verschlossen. Außenluft kann dennoch durch die Zuführleitung 16 in das Gehäuse 5 gelangen.
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Gleichwohl in der vorangegangenen Beschreibung einige mögliche Ausführungen der Erfindung offenbart wurden, versteht es sich, dass zahlreiche weitere Varianten von Ausführungen durch Kombinationsmöglichkeiten aller genannten und ferner aller dem Fachmann naheliegenden technischen Merkmale und Ausführungsformen existieren. Es versteht sich ferner, dass die Ausführungsbeispiele lediglich als Beispiele zu verstehen sind, die den Schutzbereich, die Anwendbarkeit und die Konfiguration in keiner Weise beschränken. Vielmehr möchte die vorangegangene Beschreibung dem Fachmann einen geeigneten Weg aufzeigen, um zumindest eine beispielhafte Ausführungsform zu realisieren. Es versteht sich, dass bei einer beispielhaften Ausführungsform zahlreiche Änderungen bezüglich Funktion und Anordnung der Elements vorgenommen werden können, ohne den in den Ansprüchen offenbarten Schutzbereich und dessen Äquivalente zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Entlüftungsvorrichtung
- 2
- Kraftstofftank
- 3
- Einfüllstutzen
- 4
- Entlüftungsleitung
- 5
- Gehäuse
- 6
- Kohlenwasserstofffilter
- 7
- Inneres
- 8
- Saugleitung
- 9
- Ansaugtrakt
- 10
- Zuführöffnung
- 11
- Vorabscheider
- 12
- Partikelaustragsöffnung
- 13
- Ventilklappe
- 14
- Schwimmkörper
- 15
- Drainageöffnung
- 16
- Zuführleitung
- 17
- Kante
- 18
- Freiraum
- 19
- Ansaugöffnung
- 20
- Verbindung
- a
- Dicke
- b
- Abstand
- X
- Bereich
- Z
- Fahrzeughochachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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